[发明专利]水下爆炸引起的水－气流的水导流器

说明书

技术领域

本发明介绍了一种吸收爆炸能量的装置，更精确地说是一种吸收液体和扩散气体的爆炸物所形成的混合流的能量，例如水下爆炸所引起的混合流能量。

技术背景

美国专利5,328,403中介绍了一种利用爆炸装置引起的冲击波来弱化钢制爆炸容器底部燃料的装置。钢制爆炸容器被标注为容罐50，其顶端是敞开的。容罐的半球状底部排列着可被弱化的燃料并且充满水。爆炸装置安放于半球的几何中心并被引爆。冲击波穿过燃料，使其弱化。

该专利介绍的是一种用于抑制爆炸力及向上喷射的水气混合流的水力制动罩。现在已发现，爆炸引起的大部分冲击力与爆炸的副产品及水蒸气形成的气泡无关，而实际上是与被扩散气体向上推动的运动水有关。热气体的密度比水的密度小得多，因而它动量也相当小。罩52不将这种动量差别考虑在内，因而它直接考虑的是水的全部冲击力。正因为这样，这种罩必须做得比想象的更坚固。进一步地说，由于罩52是截头圆锥状的，向上的爆炸水流在圆锥的平面突出处趋向于被集中。被抛过这个大的实心角状物的水流，被挤入狭窄通道并被突然阻挡。这使得最大瞬间冲击力变得更大。

另外，这个简单的截头圆锥状的罩52几乎不能阻止水流飞溅。当这个罩被爆炸流向上推动时，仍然在其中急速飞溅的水流趋于溅出较低容罐和向上升起的罩52之间的狭缝。

发明目的

相应地，本发明的目的之一即克服正如上面指出的现有技术中，吸收水下爆炸能量的不足。发明内容

本发明提供一个多层爆炸流罩，它能从水平爆炸引起的爆炸流中将水从气体中分离出来。外罩基本上是不渗透液体的，它罩住了一个可透过液体的内罩。最好内罩有大约20％的表面积开通孔，例如开有圆孔。液体能顺畅地通过这些孔。位于内外罩之间是一个环形空腔，这形成了一个缓冲腔。两罩底部都是敞开的，最好缓冲腔底部也敞开。内外罩的边缘最好在垂直方向平行，如同轴，以使环形空腔的厚度径向一致。

内罩内部的空腔正对充满着水和爆炸物的容罐。当爆炸发生时，向外喷射的气体推动其上部的水，当其程度达到湍流时，就夹带着水。多数的水被以非常高的速度抛向内罩。由于水密度大，动量大，因而与气体相比它很难被折射。当水碰上有孔的内罩上的孔时，它将穿过孔并击中不可渗透的外罩的内壁。当孔面积大约占内罩表面积的20％时，这意味着外罩承受了如果内罩不存在时所受力的大约20％。

碰撞到内罩坚实表面的气体被更迅速地折射出去，并被孔处局部较低压力的驱使，气体将转向并急速穿过孔，进入内外罩之间的缓冲腔。一部分的水将被气体的侧向速度推动改变方向，并被带着穿过孔，但大部分的水仍有相当大的动量，仍将碰击内罩；于是很大的动量被传给内罩。由于内罩有一定的伸缩性，并且内罩与外罩内部之间的连接装置也有一定的伸缩性，这样动量从冲击内罩的水传递到外罩之间就有一个时间延迟。(在内罩将任何力施加给外罩之前，内罩应该在内部折射并且/或向上移动；由于内罩有相当的质量，因此它的加速将会相对较慢，并且花费一段时间向上移动。)因而，爆炸冲击将扩散更长的时间，于是作用在外罩和整个罩的安装构件上的力将较小。

在水-气流碰击内罩不久，较大部分易折射的气体将已进入缓冲腔，而较大部分大密度的水将仍滞留在内罩里。由于气体能迅速地进入缓冲腔，所以缓冲腔的压力将很快接近内罩内侧的压力。于是气体和水穿过内罩孔向外的流动将中止。由于爆炸能量被消散，因而大部分水流仍滞留在内罩里。内罩直径最好选择接近于下面容罐的直径，这样大部分水流易于跌落回容罐。

与现有技术中的爆炸吸收器相比，罩内气体和液体的运动被气体通过孔时产生的摩擦更好地制动。这意味着那时被吸收的全部向上动量与没有多孔内罩时几乎一样，但被支座吸收的能量将更少，因此支座不必做非常坚固。

综上所述，本发明能减缓容罐喷射出混合流的飞溅，能减弱应被不会渗透的罩体和其支座所吸收的力和能量。实施例

本发明的实施例包括一第三部件，安装在内罩里的折射器，比如可安装在内罩上部中央。在最佳实施例中，内罩有一个底面边缘敞开的简体部分(通常与容罐上部边缘相接)，并且上部连接一个球顶。由于爆炸冲击通常向上，因此内罩的上部球顶的顶端承受向上的爆炸水-气流的冲击力。折射器具有诸如一个倒置的圆锥(尖端向下)的形状，使向上冲击的水和气转向。